(57)【要約】【課題】電気エネルギーの変換効率が高い電源三端子レギュレータ回路を提供する。【解決手段】本発明に係る電源三端子レギュレータ回路は、電源電圧入力ポートと、電源電圧出力ポートと、入力ポート及び出力ポートを含む三端子レギュレータと、電源電圧入力ポートに接続される第一端子、三端子レギュレータの入力ポートに接続される第二端子及び電源電圧出力ポートに接続される第三端子を含む電圧調節回路と、三端子レギュレータの出力ポート及び電圧調節回路の第三端子と共に電源電圧出力ポートに接続される充電／放電回路とを備え、電源に接続された場合、電源が供給する電流は、電圧調節回路及び三端子レギュレータを流れた後、充電／放電回路に対して充電し、三端子レギュレータは充電／放電回路の電圧を検出し、充電／放電回路の電圧が所定の電圧に達した場合、入力ポートをオフし、電圧調節回路は充電／放電回路と共に電子デバイスに電力を供給する。【選択図】図２
2013198401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続され、電子デバイスに電力を提供するための電源三端子レギュレータ回路において、
前記電源に接続される電源電圧入力ポートと、
前記電子デバイスに接続される電源電圧出力ポートと、
入力ポート及び出力ポートを含む三端子レギュレータと、
前記電源電圧入力ポートに接続される第一端子、前記三端子レギュレータの入力ポートに接続される第二端子及び前記電源電圧出力ポートに接続される第三端子を含む電圧調節回路と、
前記三端子レギュレータの出力ポート及び前記電圧調節回路の第三端子と共に電源電圧出力ポートに接続される充電／放電回路と、を備え、
前記電源三端子レギュレータ回路が電源に接続される場合、前記電源によって供給された電流は、前記電圧調節回路及び三端子レギュレータを流れた後、前記充電／放電回路に対して充電し、前記三端子レギュレータは、入力ポートによって前記充電／放電回路の電圧を検出し、前記充電／放電回路の電圧が所定の電圧に達した場合、前記入力ポートをオフし、前記電圧調節回路は、電源電圧を調節した後、前記充電／放電回路と共に電子デバイスに電力を供給することを特徴とする電源三端子レギュレータ回路。
【請求項２】
前記充電／放電回路の電圧が所定の電圧値より低い場合、前記三端子レギュレータは、その入力ポートをオンし、前記電源によって供給された電流は、前記電圧調節回路及び前記三端子レギュレータを流れて再度充電／放電回路に対して充電することを特徴とする請求項１に記載の電源三端子レギュレータ回路。
【請求項３】
前記電圧調節回路は、トランス及びダイオードを備え、該トランスは、一次コイル及び二次コイルを備え、前記一次コイルは、前記電源電圧入力ポートと前記三端子レギュレータの入力ポートとの間に接続され、前記二次コイルの第一端は、前記電源電圧出力ポートに接続され、前記二次コイルの第二端は、逆に接続された前記ダイオードを介して接地されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源三端子レギュレータ回路。
【請求項４】
前記充電／放電回路は、コンデンサを備え、前記コンデンサの第一端は、前記電源電圧出力ポートに接続され、前記コンデンサの第二端は、接地されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源三端子レギュレータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レギュレータ回路に関し、特に電源の出力効率を増加することができる電源三端子レギュレータ回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源三端子レギュレータは、電子回路において一般的に用いられている電圧変換装置であり、直流高電圧を入力電圧Ｖｒｅｆ（電源三端子レギュレータの基準電圧）より低い任意の電圧に転換できる。従って、余分な電圧（入力電圧値と出力電圧値との差）は熱エネルギーとして散失される。
【０００３】
図１は、従来の電源三端子レギュレータ回路の原理図である。電源三端子レギュレータ回路１０は、集積型三端子レギュレータ１１を備え、該集積型三端子レギュレータ１１の入力ポートＶｉｎは、電源（図示せず）に接続され、集積型三端子レギュレータ１１の第一出力ポートＶｏｕｔ１と第二出力ポートＶｏｕｔ２とは、電源三端子レギュレータ回路１０の電源出力ポートに接続される。また、集積型三端子レギュレータ１１は、電源が供給する電圧を、所定の電圧に変換して出力することができる。例えば、電源によって供給された電圧は、１２Ｖであり、集積型三端子レギュレータ１１によって変換して出力された所定の電圧は、３．３Ｖである場合、電源電圧の変換効率は、Ｐ＝Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝３．３Ｖ／１２Ｖ＝２７．５％であり、その他の電源電圧は、熱エネルギーとして散失される。また、この時、出力された電流が０．５Ａとした場合、熱エネルギーの散失効率は、Ｐｄ＝（Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）＊Ｉｏｕｔ＝（１２Ｖ−３．３Ｖ）＊０．５Ａ＝４．３５Ｗである。このように、従来の電源三端子レギュレータ回路の電気エネルギー変換効率は低く、生成される熱エネルギーは比較的大きい。従って、容易に電子製品は過熱され、また、過度の熱エネルギーの散失は資源の無駄となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記課題を解決するために、本発明は、電気エネルギーの変換効率が高い電源三端子レギュレータ回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る電源三端子レギュレータ回路は、電源に接続され、電子デバイスに電力を提供するために用いられ、前記電源に接続される電源電圧入力ポートと、前記電子デバイスに接続される電源電圧出力ポートと、入力ポート及び出力ポートを含む三端子レギュレータと、前記電源電圧入力ポートに接続される第一端子、前記三端子レギュレータの入力ポートに接続される第二端子及び前記電源電圧出力ポートに接続される第三端子を含む電圧調節回路と、前記三端子レギュレータの出力ポート及び前記電圧調節回路の第三端子と共に電源電圧出力ポートに接続される充電／放電回路と、を備える。前記電源三端子レギュレータ回路が電源に接続される場合、前記電源によって供給された電流は、前記電圧調節回路及び三端子レギュレータを流れた後、前記充電／放電回路に対して充電し、前記三端子レギュレータは、入力ポートによって前記充電／放電回路の電圧を検出し、前記充電／放電回路の電圧が所定の電圧に達した場合、前記入力ポートをオフし、前記電圧調節回路は、電源電圧を調節した後、前記充電／放電回路と共に電子デバイスに電力を供給する。
【発明の効果】
【０００６】
従来の技術と比べ、本発明に係る電源三端子レギュレータ回路は、三端子レギュレータと電源電圧入力ポートとの間に、電圧調節回路が増設され、電源電圧出力ポートには、充電／放電回路が接続され、三端子レギュレータは、充電／放電回路の電圧が所定の電圧値に達したことを検出した場合、該三端子レギュレータをオフし、電圧調節回路は、電源電圧を調節した後、充電／放電回路と共に、電源電圧出力ポートに接続された電子デバイスに電力を供給する。従って、電源三端子レギュレータ回路の電気エネルギーの変換効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来の電源三端子レギュレータ回路の回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電源三端子レギュレータ回路のブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電源三端子レギュレータ回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
図２及び図３を参照すると、本発明の実施形態に係る電源三端子レギュレータ回路２０は、電源装置（図示せず）に応用され、電子デバイス（図示せず）に電力を提供するために用いられる。電源三端子レギュレータ回路２０は、電源電圧入力ポート２１と、電源電圧出力ポート２２と、三端子レギュレータ２３と、電圧調節回路２４と、充電／放電回路２５と、を備える。三端子レギュレータ２３は、入力ポートＩＮ及び２つの出力ポートＯＵＴを備える。電圧調節回路２４は、第一端子２４０、第二端子２４１、第三端子２４２及び第四端子２４３を備える。第一端子２４０は、電源電圧入力ポート２１に接続され、第二端子２４１は、三端子レギュレータ２３の入力ポートＩＮに接続され、第三端子２４２は、電源電圧出力ポート２２に接続され、第四端子２４３は、接地される。充電／放電回路２５と三端子レギュレータ２３の２つの出力ポートＯＵＴとは、電源電圧出力ポート２２に接続される。
【００１０】
本実施形態において、三端子レギュレータ２３は、集積ＩＣであり、出力ポートＯＵＴの電圧値（即ち、電源電圧出力ポート２２の電圧値）を検出し、且つこの検出した電圧値に対応して、入力ポートＩＮのオン／オフを制御する。即ち、入力ポートＩＮが、電圧調節回路２４から出力した電源信号を受信／停止することを制御する。具体的には、電源電圧出力ポート２２の電圧値が所定の電圧値より低いこと検出した場合、三端子レギュレータ２３の入力ポートＩＮはオンになり、電源電圧出力ポート２２の電圧値が所定の電圧値より高いか又は所定の電圧値と等しいこと検出した場合、三端子レギュレータ２３の入力ポートＩＮはオフになる。本実施形態において、所定の電圧値は、３．３Ｖである。
【００１１】
本実施形態において、電圧調節回路２４は、トランスＴ及びダイオードＤ１を備える。トランスＴは、一次コイルＴ１及び二次コイルＴ２を含む。一次コイルＴ１は、電源電圧入力ポート２１と三端子レギュレータ２３の入力ポートＩＮとの間に接続され、二次コイルＴ２の第一端は、電源電圧出力ポート２２に接続され、二次コイルＴ２の第二端は、逆に接続されたダイオードＤ１を介して接地される。充電／放電回路２５は、コンデンサＣ２を含む。コンデンサＣ２の第一端は、電源電圧出力ポート２２に接続され、コンデンサＣ２の第二端は、接地される。
【００１２】
電源電圧出力ポート２２に接続される電子デバイス（図示せず）に電力を提供するために、電源電圧入力ポート２１が電源（図示せず）に接続された場合、電源電圧入力ポート２１の電圧値は、電源の電圧に等しく、電源電圧出力ポート２２の電圧値は、ゼロである。これにより、三端子レギュレータ２３の出力ポートＯＵＴは、電源電圧出力ポート２２に接続されているので、その電圧値もゼロである。従って、三端子レギュレータ２３の入力ポートＩＮは、オンになる。この時、電源の電流が電圧調節回路２４に流れ込んだ際、トランスＴの一次コイルＴ１は、電源の電流によって励磁して電磁誘導を生成するため、一部の電流は、二次コイルＴ２が生成した電磁誘導に対応した電圧に変換され、他の電流は、三端子レギュレータ２３を流れた後、充電／放電回路２５のコンデンサＣ２に対して充電する。
【００１３】
充電／放電回路２５のコンデンサＣ２の充電に伴って、電源電圧出力ポート２２の電圧値は絶えず増加する。電源電圧出力ポート２２の電圧値が所定の電圧値に達した場合、三端子レギュレータ２３の入力ポートＩＮは、オフ状態に切り替わり、電源が提供する全ての電流は、トランスＴの一次コイルＴ１を励磁して、二次コイルＴ２において対応する電圧を生成させるために用いられる。その後、二次コイルＴ２が生成した電圧と充電／放電回路２５が提供した電圧とは、共に電源電圧出力ポート２２に接続された電子デバイスに対して電力を供給する。
【００１４】
電源によって供給される電圧値は１２Ｖであり、所定の電圧値は３．３Ｖである場合、電源電圧の変換効率は、次の式で計算される。Ｐ’＝（ Ｖｏｕｔ１＋Ｖｏｕｔ２）／Ｖｉｎ＝（Ｖｏｕｔ１＋Ｖｏｕｔ２）／１２であり、その中で、Ｖｏｕｔ１は、トランスＴの二次コイルＴ２が生成する電圧値であり、Ｖｏｕｔ２は、充電／放電回路２５が提供する電圧値（即ち、３．３Ｖ）である。しかし、元の電源電圧の変換効率Ｐ＝Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎであり、言うまでもなく、Ｐ’はＰより大きい。電源電流が０．５Ａである場合、熱エネルギーの散失効率は、次の式で計算される。Ｐｄ’＝（１２Ｖ＊Ｐ’−３．３Ｖ）＊０．５Ａである。しかし、元の熱エネルギーの散失率Ｐｄ＝（１２Ｖ−３．３Ｖ）＊０．５Ａであり、言うまでもなく、Ｐｄ’はＰｄより小さい。
【００１５】
充電／放電回路２５のコンデンサＣ２が電子デバイスに電力を供給する際、コンデンサＣ２が絶えず放電することに伴って、電源電圧出力ポート２２の電圧値は、絶えず低減され、電源電圧出力ポート２２の電圧値が所定の電圧値より低い場合、三端子レギュレータ２３の入力ポートＩＮは、再度オンされる。また、上述のように、電源によって供給された電流は、再度トランスＴ及び三端子レギュレータ２３を流れて、充電／放電回路２５のコンデンサＣ２に対して充電する。電源電圧出力ポート２２の電圧値が、所定の電圧値に達した場合、充電／放電回路２５のコンデンサＣ２は、再度放電して電子デバイスに電力を供給する。
【００１６】
本発明に係る電源三端子レギュレータ回路２０は、三端子レギュレータ２３と電源電圧入力ポート２１との間に、電圧調節回路２４が増設され、電源電圧出力ポート２２には、充電／放電回路２５が接続され、三端子レギュレータ２３は、この充電／放電回路２５の電圧が所定の電圧値に達したことを検出した場合、三端子レギュレータ２３をオフし、電圧調節回路２４は、電源電圧を調節した後、充電／放電回路２５と共に、電源電圧出力ポート２２に接続された電子デバイスに電力を供給する。これにより、電源三端子レギュレータ回路２０の電気エネルギーの変換効率を向上することができる。
【符号の説明】
【００１７】
１０、２０  電源三端子レギュレータ回路
１１、２３  三端子レギュレータ
２１  電源電圧入力ポート
２２  電源電圧出力ポート
２３  三端子レギュレータ
２４  電圧調節回路
２４０  第一端子
２４１  第二端子
２４２  第三端子
２４３  第四端子
２５  充電／放電回路
Ｖｉｎ、ＩＮ  入力ポート
Ｖｏｕｔ１  第一出力ポート
Ｖｏｕｔ２  第二出力ポート
ＯＵＴ  出力ポート
Ｔ  トランス
Ｔ１  一次コイル
Ｔ２  二次コイル
Ｄ１  ダイオード
Ｃ２  コンデンサ
【図１】
2013198401.tif 000003
【図２】
2013198401.tif 000004
【図３】
2013198401.tif 000005